Система не находящаяся в состоянии равновесия, вообще говоря будет испытывать изменения. Это может, например, иметь место при наличии потоков тепла, течения газа, при химических реакциях и т.д. В процессе изменения система может совершать работу А над окружающей средой. Работа представляет собой механическую величину, определяемую движением и силой. Когда изменения системы представляет собой бесконечно малое расширение то
 (1.10).
                                                                                                (1.10).
Первый закон термодинамики. С точки зрения статистической физики первый закон термодинамики представляет собой просто специальный случай сохранения энергии в механике: подведенное к системе тепло идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы
 (1.11).
                                                                                          (1.11).
Реальный процесс, который имеет место в природе, ведет систему к состоянию равновесия и не может быть обратимым. Строго обратимый процесс – понятие гипотетическое. Обратимые процессы фактически не имеют места, но реальные процессы могут приближаться к обратимым сколь угодно близко.
Второй закон термодинамики представляет собой утверждение того факта, что реальные процессы являются необратимыми. Второй закон термодинамики можно трактовать так:
Существует функция состояния системы S, называемая энтропией, изменение величины которой для термодинамического процесса удовлетворяет соотношению:
 --
для обратимого процесса                                                (1.12);
 --
для обратимого процесса                                                (1.12);
 --
для реального процесса                                                   (1.13).
 --
для реального процесса                                                   (1.13).
Первое равенство позволяет определить
энтропию системы с точностью до аддитивной постоянной 
 (1.14)
                                                                                            (1.14)
Второе соотношение указывает направление, в котором будет протекать термический процесс.
Третий закон термодинамики,
сформулированный Нернстом и Планком, позволяет определить значение константы : энтропия всех веществ, при абсолютной
температуре  Т = 0 равна нулю т.е.
: энтропия всех веществ, при абсолютной
температуре  Т = 0 равна нулю т.е. .
.
Для обратимого бесконечно малого изменения состояния системы, используя первый и второй законы термодинамики можно записать уравнение:
 (1.15).
                                                                                       (1.15).
Более подробно термодинамика газовых систем будет рассмотрена в следующих лекциях.
Представленные выше уравнения получены из феноменологических (макроскопических) рассмотрений основных физических законов сохранения. Однако входящие в них кинетические коэффициенты (коэффициенты вязкости, теплопроводности и т.п.) не могут быть найдены из феноменологической теории и для их определения требуются дополнительные соображения или эксперименты. В отличие от феноменологических теорий существует кинетический подход, базирующийся на использовании уравнения Больцмана, который позволяет получить не только макроскопические уравнения движения среды, но и выразить входящие в них коэффициенты через свойства газа. В то же время благодаря своей общности феноменологические теории позволяют построить уравнения (модели) для сложных сред, для которых кинетическая теория еще не развита.
Обобщение системы (1.6)-(1.8) в
случае учета дополнительных физических процессов осуществляется включением
соответствующих этим процессам членов в  ,
,  , W,
, W,  и заданием дополнительных замыкающих уравнений.
Проиллюстрируем это на двух примерах.
 и заданием дополнительных замыкающих уравнений.
Проиллюстрируем это на двух примерах.
1. Движение плазмы в электромагнитном поле.
Здесь необходимо учесть:
1) в  плотность
электромагнитного количества движения
 плотность
электромагнитного количества движения 
 (1.16),
                                                                                    (1.16),
2) в  плотность электромагнитной энергии
 плотность электромагнитной энергии 
 (1.77),
                                                                                 (1.77),
3) в  плотность
потока электромагнитной энергии, (вектор Умова-Пойнтинга)
 плотность
потока электромагнитной энергии, (вектор Умова-Пойнтинга)
 (1.88),
                                                                                     (1.88),
4) в  тензор
плотности потока импульса электромагнитного поля
 тензор
плотности потока импульса электромагнитного поля
 (1.19),
                                                    (1.19),
5) замыкающие уравнения, которые в магнитогидродинамическом приближении есть:
закон Ома для плотности тока
 =
=  (1.20),
                                                                              (1.20),
система уравнений Максвелла
 
   
 
 
   (1.21).
                                    (1.21).
2. Уравнения радиационной газодинамики
В общем случае перенос излучения и лучистый теплообмен влияют на состояние вещества, на его движение и распределение термодинамических параметров. Это влияние связано с тем, что испуская и поглощая излучение, вещество теряет или приобретает энергию, импульс и массу. Здесь необходимо учесть:
1) в левой части уравнения неразрывности (1.6)—релятивистскую массу поля излучения
 (1.22),
                                                                                          (1.22),
2) в правой части (1.6)—поток этой массы
 (1.23),
                                                                                        (1.23),
3) 
в  импульс фотонов
 импульс фотонов
 (1.24),
                                                                                      (1.24),
4) в  --
тензор радиационных напряжений
--
тензор радиационных напряжений
 (1.25),
                                                                            (1.25),
5) в W– плотность лучистой энергии
 (1.26),
                                                                                      (1.26),
6) в  радиационный
поток энергии
 радиационный
поток энергии 
 (1.27),
                                                                                   (1.27),
7) в качестве замыкающего уравнения – уравнение переноса излучения
 (1.28).
                                                                        (1.28).
Здесь  интенсивность
излучения (спектральный поток энергии излучения в элементе телесного угла
 интенсивность
излучения (спектральный поток энергии излучения в элементе телесного угла  в направлении
 в направлении  ),
),  спектральный коэффициент поглощения,
исправленный на вынужденное испускание,
 спектральный коэффициент поглощения,
исправленный на вынужденное испускание,  - спектральная интенсивность
равновесного излучения.
 - спектральная интенсивность
равновесного излучения. 
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.